Thermoelektrischer Effekt

Effekt-Typ

Thermoelement-Ansicht

Material A Cu

Verbindung

Material B Constantan

Temperaturverteilung

Elektrische Messungen

Wärmefluss

Materialeigenschaften

Seebeck-Koeff. S 0 µV/K

Peltier-Koeff. Π 0 mV

Thomson-Koeff. τ 0 µV/K

Gütezahl ZT 0

Parameter

Temperaturen

Heße Verbindung T₂: 350 K Kalte Verbindung T₁: 300 K Temperaturgradient: 50 K

Elektrische Parameter

Strom I: 1.0 A Seebeck-Koeff. S: 40 µV/K Widerstand R: 1.0 Ω

Materialauswahl

Material A Material B Wärmeleitfähigkeit κ: 1.5 W/(m·K)

Animationssteuerung

Animationsgeschwindigkeit: 1x Elektronenfluss anzeigen Wärmefluss anzeigen Spannung anzeigen

Schnelleinstellungen

Thermoelektrische Gleichungen

Seebeck-Effekt V = S(T₂ - T₁)

Peltier-Effekt Q = Π·I = S·T·I

Thomson-Effekt Q = τ·I·ΔT

Thomson-Koeff. τ τ = T·dS/dT

Gütezahl ZT ZT = S²σT/κ

Wirkungsgrad η = (T_h - T_c)/T_h · (√(1+ZT) - 1)/(√(1+ZT) + T_c/T_h)

Was sind thermoelektrische Effekte?

Thermoelektrische Effekte beinhalten die Umwandlung von thermischer und elektrischer Energie.

Seebeck-Effekt

Spannung aus Temperatur: Der Seebeck-Effekt, entdeckt von Thomas Johann Seebeck im Jahr 1821, beschreibt die Erzeugung einer elektromotorischen Kraft (Spannung) in einem Leiter oder Halbleiter unter Temperatureinfluss.

Peltier-Effekt

Wärme aus Strom: Der Peltier-Effekt, entdeckt von Jean Charles Athanase Peltier im Jahr 1834, beschreibt die Absorption oder Freisetzung von Wärme, wenn ein elektrischer Strom durch eine Verbindung aus zwei verschiedenen Materialien fließt.

Thomson-Effekt

Wärme in Temperaturgradienten: Der Thomson-Effekt, vorhergesagt von William Thomson (Lord Kelvin) im Jahr 1851, beschreibt die Wärmeabsorption oder -freisetzung, wenn ein elektrischer Strom durch einen homogenen Leiter mit Temperaturgradienten fließt.

Thermoelektrische Materialien

Gütezahl ZT: Die Materialleistung wird durch die dimensionslose Gütezahl ZT = S²σT/κ charakterisiert.

Praktische Anwendungen

Temperaturmessung: Thermoelemente sind die am weitesten verbreiteten Temperatursensoren.Festkörperkühlung: Peltier-Elemente bieten zuverlässige, kompakte Kühlung.Stromerzeugung: Thermoelektrische Generatoren wandeln Abwärme direkt in Elektrizität um.

Historischer Kontext

Das Studium der thermoelektrischen Effekte begann im frühen 19. Jahrhundert.